發(fā)布時(shí)間：2020-03-20 04:09

【摘要】：健康是人類發(fā)展歷程中永恒的話題，而干細(xì)胞為人類疾病治療開啟一扇大門。干細(xì)胞是一群具有自我更新能力的細(xì)胞群體。根據(jù)多能性水平可以將干細(xì)胞分為多能性（pluripotent）干細(xì)胞，多潛能（multipotent）干細(xì)胞和單能性（unipotent）干細(xì)胞。多能性干細(xì)胞具有向體內(nèi)各胚層的分化和自我更新的能力，這為將來干細(xì)治療提供了理論可能。不同物種的多能性干細(xì)胞有很大的差別，這在分子標(biāo)記和細(xì)胞克隆形態(tài)上都有體現(xiàn)。雖然多能性干細(xì)胞將來可作為再生醫(yī)學(xué)的材料，但目前面臨很多問題：對(duì)于靈長(zhǎng)類胚胎干細(xì)胞的多能性還沒有較統(tǒng)一的定論，不能確定嚙齒類多能性干細(xì)胞的特性及實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裨诜庆`長(zhǎng)類動(dòng)物或人上重復(fù)；干細(xì)胞的治療尤其是組織器官修復(fù)，需要大量的細(xì)胞，目前沒有快速獲得和純化的穩(wěn)定系統(tǒng)；多能性干細(xì)胞或者分化之后目的細(xì)胞的安全性沒有得到充分驗(yàn)證。針對(duì)以上問題我們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)： 1通過改變培養(yǎng)條件將人的胚胎干細(xì)胞（human embryonic stem cells，human ESCs）狀態(tài)轉(zhuǎn)換成小鼠胚胎干細(xì)胞（mouse embryonic stem cells，mouse ESCs）的狀態(tài)，并比較不同狀態(tài)人胚胎干細(xì)胞所具有的不同生物學(xué)特征； 2建立高效快速的豬誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞（pig induced pluripotent stem cells，pig iPS cells）培養(yǎng)系統(tǒng)，并使所獲得的豬iPS細(xì)胞趨近于小鼠胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)； 3建立臨床級(jí)別的人胚胎干細(xì)胞系，并進(jìn)行生物安全性的檢測(cè)； 通過以上實(shí)驗(yàn)我們的到了以下結(jié)果 1通過對(duì)培養(yǎng)體系進(jìn)行改變和優(yōu)化，可以將人的胚胎干細(xì)胞狀態(tài)進(jìn)行改變，使之趨于小鼠胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)，對(duì)這種轉(zhuǎn)化后的人胚胎干細(xì)胞（mouse ESCs like human ESCs，mhESCs）的研究發(fā)現(xiàn)，mhESCs細(xì)胞可以進(jìn)行單細(xì)胞傳代，克隆形態(tài)類似小鼠ESCs的克隆，，更重要的是針對(duì)雌性的mhESCs來講，它的兩條X染色體都處于激活的狀態(tài)，并且這種體系可以將人iPS細(xì)胞的誘導(dǎo)效率提高3-5倍。 2在豬的iPS細(xì)胞誘導(dǎo)方面，我們同樣進(jìn)行了培養(yǎng)體系的摸索改善，并在多能性方面對(duì)豬的iPS細(xì)胞進(jìn)行深入分析。我們大大提高了豬iPS細(xì)胞的產(chǎn)生效率，并使豬iPS細(xì)胞的狀態(tài)趨近與小鼠胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)（命名為pips_m細(xì)胞），通常豬iPS細(xì)胞克隆形態(tài)為扁平狀，類似于人的胚胎干細(xì)胞狀態(tài)[1,2]（命名為pips_h細(xì)胞）。不同狀態(tài)的豬iPS細(xì)胞會(huì)有不同的基因表達(dá)模式，而這種模式可能導(dǎo)致了豬iPS細(xì)胞形態(tài)不同。pips_m細(xì)胞有更好的增殖效率和單細(xì)胞克隆形成能力，這個(gè)特點(diǎn)可以大大提高豬多能性細(xì)胞的電轉(zhuǎn)效率。并且pips_m細(xì)胞可以更好的作為供體細(xì)胞進(jìn)行核移植，提高體內(nèi)和體外克隆胚胎的發(fā)育率。 3在進(jìn)行基礎(chǔ)研究的同時(shí)，我們也在通過培養(yǎng)體系的摸索開展臨床級(jí)別干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，最終我們建立臨床級(jí)別的胚胎孤雌干細(xì)胞系，并且通過了生物安全的各項(xiàng)檢測(cè)。 這些研究結(jié)果表明環(huán)境對(duì)多能性細(xì)胞的狀態(tài)起著重要的作用，我們的成果增強(qiáng)了對(duì)不同物種多能性的理解，并為將來的生產(chǎn)和臨床應(yīng)用提供很好的材料。
【圖文】：

1 表示胚胎干細(xì)胞可以從囊胚中建立，2 為整個(gè)胚胎的發(fā)育時(shí)程，PrE 為原始外胚層，P為原始生殖細(xì)胞，都可作為 ESCs 的起源，建立出胚胎干細(xì)胞系。圖 1-1 胚胎干細(xì)胞的起源Figure 1-1 The origin of ESCs [4-6]1.2 小鼠胚胎干細(xì)胞的研究進(jìn)展第一株小鼠胚胎干細(xì)胞（mouse embryonic stem cells，mouse ESCs）是在 1981 年從培養(yǎng)的囊胚建立的[7, 8]，具有三胚層的分化能力。胚胎干細(xì)胞的出現(xiàn)代替了畸胎瘤胚胎

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位論文我更新中發(fā)揮作用，而另外一種生長(zhǎng)因子，堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast factobFGF）卻是人胚胎干細(xì)胞維持多能性所必需的[70]，bFGF 通過抑制相關(guān)因子促進(jìn)胚胎干胞的自我更新[71]。Activin/Nodal 通過與 Smad2/Smad3 相互作用維持人胚胎干細(xì)胞自我更[72]，但這是小鼠胚胎干細(xì)胞中非必需的。此外 BMP 信號(hào)通路在人和小鼠胚胎干細(xì)胞自我新過程中發(fā)揮截然不同的作用：在小鼠胚胎干細(xì)胞中它可以活化 Id 基因從促使多能性基因表達(dá)維持自我更新[73]。而在人的胚胎干細(xì)胞中它的過表達(dá)會(huì)促使胚胎干細(xì)胞向滋養(yǎng)外胚分化[74]，這些研究表明雖然這兩個(gè)物種胚胎干細(xì)胞的多能性標(biāo)記類似，Oct4、Sox2、Nan都起著重要的作用[75]，都有形成畸胎瘤、分化成三胚層的能力，但內(nèi)在的信號(hào)通路卻有同。針對(duì)這些異同，科研人員認(rèn)為這也許是兩種不同的多能性狀態(tài)，因此大家都開始針對(duì)下兩個(gè)科學(xué)問題開展工作：是否可以從小鼠胚胎中分離出人胚胎干細(xì)胞樣的多能性細(xì)胞，否可以進(jìn)行人胚胎干細(xì)胞樣和小鼠胚胎干細(xì)胞樣多能性細(xì)胞的相互轉(zhuǎn)換。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：Q813;R329.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 童第周;T3尚a

本文編號(hào)：2591220